[發明專利]四乙氧基鉿的合成方法

有效

• 申請號: 201010598892.1
• 申請日: 2010-12-22
• 公開（公告）號: CN102040478A
• 公開（公告）日: 2011-05-04
• 發明（設計）人: 韓建林;潘毅;虞磊;孔令宇;曹季
• 申請（專利權）人: 南京大學
• 主分類號: C07C31/28
• 分類號: C07C31/28;C07C29/68
• 代理公司: 南京經緯專利商標代理有限公司 32200
• 代理人: 李紀昌

?

技術領域

本發明涉及化學領域中的金屬有機配合物，尤其涉及一種四乙氧基鉿的合成方法。

?

背景技術

高K材料基于一種名為鉿的元素，而不是以往的二氧化硅；而晶體管柵極則由兩種金屬元素組成，取代了硅。鉿是元素周期表中的72號元素，也是一種金屬材料。它呈銀灰色，具有很高的韌性和防腐性，化學特性類似于鋯。在45納米晶體管中采用鉿來代替二氧化硅，是因為鉿是一種較厚（thicker）的材料，它能在顯著降低漏電量的同時，保持高電容來實現晶體管的高性能。這項創新技術引導我們推出了新一代45納米處理器，并為我們將來生產體積更小巧的處理器奠定了基礎。??

關于什么是材料的高介電常數和場效應？就是材料應具有良好的絕緣屬性，同時在柵極和晶體硅襯底上的通道之間(源極和漏極之間)產生很好的場效應－－就是高-K。高的絕緣屬性和高-K屬性都是高性能晶體管的理想屬性。K?其實是電子學的工程術語，K源于希臘文Kappa，用于衡量一種材料存儲電荷(正電荷或者負電子)的能力，具有高K的材料可以比其他材料能夠更好地存儲電荷。

半導體業界早在多年之前已經預測到45納米制程總有一天會到來,唯有用高k介質材料來替代傳統的二氧化硅才能渡過難關。因為采用高k介質材料,(SiO的k為3.9,高k材料為20以上)從理論上相當于提升柵極的有效厚度,可以使漏電流下降到10％以下。另外,由于高k材料的功函數通常與傳統的多晶硅柵材料不匹配,所以必須用金屬柵電極來替代,因此高k及金屬柵材料的組合,己成為45納米制程新的CMOS結構的分水嶺。因為由此可能直接打開通向32納米及22納米的通路,掃清工藝技術中的一大障礙。

研制四乙氧基鉿化合物正是針對以上高K前驅體的用途而進行的。目前報到的四乙氧基鉿化合物的合成主要有兩種方法：第一種是要以HfOCl₂為原料，首先合成出(C₅H₆N)₂.HfCl₆中間體，然后得到烷氧基鉿化合物。這種方法需要通過吡啶配合物中間體，條件比較苛刻。第二種方法是在NH3存在的條件下，以四氯化鉿為原料來合成最后的烷氧基鉿化合物。這種方法需要在氨氣存在的條件下進行，這給操作帶來一定的麻煩。所以雖然已經有關于四乙氧基鉿的合成，但方法還需要進行改進，以便能在簡單的條件下，從簡單易得的原料出發合成出四烷氧基類鉿化合物。

發明內容

發明目的：本發明提供一種四乙氧基鉿的合成方法。該方法首先從簡單易得的醇鈉出發，然后和固體四氯化鉿反應，不僅可以更高效地得到目標產物，還可以降低反應成本，簡化反應操作。

技術方案：一種四乙氧基鉿的合成方法，合成步驟為：（1）在氮氣氛下，500?mL三頸瓶內加入5.8?g切成小塊的鈉和100?mL乙醇，機械攪拌，直到鈉完全反應完，然后冷卻至室溫；將16克四氯化鉿分批加入到上述反應體系中，保持反應體系的溫度不高于60℃。在加完四氯化鉿后，讓反應體系的溫度保持在40－65℃之間，機械攪拌條件下反應2－8小時，然后蒸出剩余的乙醇至干；然后向此固體中加入150mL甲苯，攪拌后過濾，濾液濃縮，析出白色固體，真空干燥，得白色晶體，產率80-85%wt。

本發明所述的四乙氧基鉿化合物具有如下結構(RO)₄Hf，結構通式如下所示：

?其中，R?=?Et。

有益效果：

（1）反應從醇鈉出發，操作簡單。

（2）在四乙氧基鉿的制備過程中，無需加入氨氣，降低了反應的毒性。

（3）反應后處理，簡單的過濾操作就能得到相應的產物。

?

具體實施方式

實施例1

四乙氧基鉿的合成

（1）在氮氣氛下，500?mL三頸瓶內加入5.8?g切成小塊的鈉和100?mL乙醇，機械攪拌，直到鈉完全反應完，然后冷卻至室溫。

（2）將16克四氯化鉿分批加入到上述反應體系中，保持反應體系的溫度不高于60℃。在加完四氯化鉿后，讓反應體系的溫度保持在40－65℃之間，機械攪拌條件下反應2－8小時，然后蒸出剩余的乙醇至干。

（3）然后向此固體中加入150mL甲苯，攪拌后過濾，濾液濃縮，析出白色固體，真空干燥，得白色晶體，產率80-85%wt。產品已經通過了核磁氫譜的鑒定。¹H?NMR?(CDCl₃,?300?MHz):?4.08-4.28?(m,?8H),?1.19-1.34?(m,?12H)。